I horisonten finns tuffare EU-regler för användning av kvicksilverlampor för härdning. Vilken alternativ härdningsteknik bör företagen använda sig av?

Ägare av digitala tryckmaskiner i storformat är väl medvetna om behovet av att torrstråla bläck när utskrifterna är utskrivna. De vet också att de har två härdningsalternativ: kvicksilverbåglampor eller lysdioder.

Båda reagerar på specifika våglängder av ljus och använder spektral energi för att initiera fragmentering och polymerisering av fotoinitiatorer i bläck för att skapa torra, fjädrande, flexibla och hållbara ytor.

Mängden effekt som en ljuskälla har bestämmer dess ljusstyrka och detta i sin tur definierar en härdningstekniks attribut och därmed dess prestandaegenskaper.

Det är därför som prestanda och applikationskrav är de viktigaste faktorerna när man jämför maskiner som använder kvicksilverbåge och LED-härdning.

Prestandaegenskaperna omfattar:
– härdningens hastighet och djup
– kvaliteten på färg- och glanskontrollen
– hur lång tid det tar innan härdningssystemet är klart att användas
– dess energiförbrukning
– flexibiliteten hos färg och substrat
– härdningssystemets livslängd och stabilitet över tid.

Ägandekostnader och regleringar blir också allt viktigare faktorer. Tänk på alla dessa faktorer i samband med affärs- och applikationsbehoven, så kommer du att kunna fatta ett tydligt beslut om vilket alternativ du ska välja. Oroa dig inte för mycket för regelefterlevnad, för det är inte ett så stort bekymmer som du kanske tror.

Mercury glider glider

Kvicksilverbåglampor är arbetshästarna inom härdningsindustrin. De genererar UV- och IR-ljus i spektrumområdena 240-270 nm och 350-380 nm och har en livslängd på cirka 1.500 timmar.

De använder mycket energi och genererar värme. Detta påskyndar tvärbindningen av polymererna, men det skadar känsliga substrat så detta är en begränsning för utskrift av bräckliga material.

Dessa lampor tar tid att värma upp och kyla ner, så de måste vara på även när tryckmaskinen är inaktiv, vilket ökar energikostnaden.

Men trots dessa nackdelar dominerar kvicksilverbågshärdning marknaden eftersom den är så produktiv. Och även om den är mogen dyker den fortfarande upp i nya pressar som Komoris H-UV med inline-härdning.

Tekniken kommer att fortsätta att dominera sektorn för digitaltryck i storformat tills LED-lampor kan matcha dess prestanda, särskilt när det gäller hastighet och härdningsdjup. Det kommer att dröja ett tag innan vi når denna brytpunkt, men den kan komma tidigare än väntat.

Döda eller bota?

Utvecklare har många skäl att investera i LED-härdningsteknik, inte minst EU:s RoHS II-förordning (Restriction on Hazardous Substances II), som förbjuder användning av tungmetaller som bly, kvicksilver och kadmium.

RoHS II är syskon till direktivet om avfall som utgörs av eller innehåller elektriska eller elektroniska produkter (WEEE) och är specifikt för elektriska och elektroniska produkter.

Kemiska kontroller omfattas av REACH-direktivet (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) som fokuserar på hälsa och säkerhet.

RoHSII är utformad för att uppmuntra till energibesparing och ekodesign samt minska användningen av farliga ämnen.

Av dessa skäl är den ganska lös med många undantag och över 80 undantag, inklusive användning av kvicksilver i vissa situationer, till exempel när ingen likvärdig alternativ teknik finns tillgänglig.

Även när undantagen upphör att gälla kan kvicksilverlampor bytas ut och maskiner hållas igång utan att bryta mot reglerna.

LED-teknik

Lysdioder har en lägre strålning än kvicksilverbåglampor eftersom deras applicerade spänning är låg. Lysdioder avger ljus i den synliga delen av spektrumet från 400 nm till 700 nm eller i det nära infraröda (700 nm och 2000 nm), så endast en del av den spektrala energi de avger är UV-ljus.

Eftersom de använder en bråkdel av energin i kvicksilverbåglampor behöver de inte värmas upp eller kylas ned, så de är omedelbart klara för användning och förbrukar inte energi om de inte är i drift.

De är också billiga och har en mycket lång livslängd. Den mängd värme som de genererar är trivial så de kan användas med mycket bräckliga substrat, men deras brist på effekt innebär att LED-lampor för närvarande är långsamma att härda bläcket.

Eftersom färgpigment kan absorbera ljuset i LED-lampornas emissionsområde kan de ibland konkurrera med fotoinitiatorer om ljuset.

De kan också oavsiktligt härda i burken eller på pressen. Detta plus deras smala reaktionsband innebär att LED-härdbara bläck måste vara speciellt formulerade.

LED-härdning är fortfarande en relativt omogen teknik för grafiska tillämpningar, men det görs snabba framsteg i utvecklingen av kortvågiga UV-LED.

Kontinuerlig teknisk forskning är en självklarhet inom den grafiska branschen, där utvecklarna ständigt letar efter nya sätt att lösa gamla problem.

Det kan handla om kostnader, miljöpåverkan, energieffektivitet, efterlevnad av regelverk, prestanda och till och med bekvämlighet – allt för att få ett försprång gentemot konkurrenterna.

Utvecklare har redan kommit på smarta sätt att få ut det bästa av båda härdningsalternativen. Lysdioder som används i kombination med kvicksilverbågshärdning kan ge en preliminär härdning, så kallad pinning.

Denna partiella härdning av enskilda bläck kontrollerar punktförstärkningen och förbättrar färgkvaliteten och glansnivåerna. Kvicksilverbåglampor slutför härdningen.

Bör vi oroa oss för RoHSII?

Nej, i alla fall inte än. En viktig princip i EU-lagstiftningen är att tillämpningen av EU-regler inte får undergräva tillväxt och utveckling, så vi är övertygade om att RoHSII-lagstiftningen inte kommer att tillämpas hur som helst.

RoHSII-undantag finns för kvicksilverbåglampor med lågt, medelhögt och högt tryck, vilka fasas ut från april 2015 i takt med att lämpliga ersättningstekniker blir tillgängliga.

Förordningen undantar också ”storskaliga fasta installationer”, som definieras som ”en storskalig kombination av flera typer av apparater … som monteras och installeras av fackmän och som är avsedda att användas permanent på en förutbestämd och särskild plats”.

Så även utan undantagen omfattas många tryckerier, till exempel de med stora flatbäddar, inte av RoHSII och enligt vår EU-kontakt kan en tryckmaskin ”ha utbyteslampor med kvicksilverbåge i framtiden tills den når slutet av sin livslängd”.

Tillkomsten av LED-härdning, som är ett alternativ till kvicksilverbågetekniken, har utökat utbudet av maskiner som är tillgängliga för att trycka storformatsprojekt.

De stöder ett brett spektrum av prestanda- och kostnadskrav och olika ekonomiska modeller för tillverkare, tryckerier och deras kunder. Valet handlar om att matcha prestanda- och kvalitetskraven med applikationsinvesteringarna.

Både produktionsförväntningarna och tekniken avgör hur snabbt LED kommer att ersätta kvicksilverbågshärdning.

Men det är bara en tidsfråga innan LED-tekniken kan matcha kvicksilverbågshärdningens prestanda. När vi når den punkten kommer det att upphöra att vara lönsamt, men den punkten ligger fortfarande långt borta i horisonten